面向通信系统的gpp平台内核调度算法研究

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1、面向通信系统的GPP平台内核调度算法研究王建舒睿俊王旭周婷中国科学院上海微系统与信息技术研宄所上海科技大学信息科学与技术学院中国科学院大学Linux内核调度算法直接影响基于通用处理器(GPP)平台的通信系统传输性能。文中分析了Linux内核基于截止时间算法(DEADLINE)和先进先出算法(FIFO)的原理，及DEADLTNE算法的准入条件。在此基础上搭建了基于GPP的LTE系统实验平台，通过实验比较丫基于两种内核调度算法的通信系统在时间响应、CPU使用率等方而的性能。结果表明，基于DEADLINE算法的通信系统时间响应性能优于FIFO,提高了28.38%,同时

2、CPU使用率提高了36.53%。实验结果对基于不同场景搭建软件定义无线电平台提供了参考。关键词：通用处理器;软件定义无线电;内核调度算法;通信系统;基金：国家自然科学基金资助项B(61461136004)KernelschedulingalgorithmsofGPPplatformforcommunicationsystemWANGJianSHURui-junWANGXuZHOUTingShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology,ChineseAcademyofSciences;Abstract：

3、LinuxkernelschedulingalgorithmdirectlyaffectstheperformanceofcommunicationsystemsbasedonGPPplatforms.ThispaperanalyzestheprincipleofDEADLINEandFIFOalgorithmofLinuxkernel.TheaccessconditionofDEADLINEalgorithmisanalyzed,basedonwhichtheparametermodelsuitablefortheexperimentalplatformise

4、stablished.Theperformanceoftworeal-timekernelschedulingalgorithmsiscomparedintermsoftimeresponseandCPUuti1ization.TheresultsshowthatthetimeresponseperformancebasedonDEADLINEalgorithmisbetterthanthatofFIFO,whichisincreasedby28.38%，andtheCPUutilizationrateisincreasedby36.53%.Theexperim

5、entalresultsprovideareferenceforbuildingthesoftwaredefinedradioplatformindifferentscenarios.Keyword：generalpurposeprocessor;softwaredefinedradio;kernelschedulingalgorithm;communicationsystem;0引言基于通用处理器平台的移动通信网络是未来5G发展的重要趋势之一U1。这种具有开放性、灵活性的模式使移动通信的发展摆脱了对专用硬件的依赖，依靠软件的更新可以实现通信网络功能的快速迭代m

6、。并且，通过部署专用网络切片，可以快速定制行业应用1^1。OAI(OpenAirInterface)是欧洲EURECOM组织开发的兼容多种空中接的开源无线通信平台，按照第三代合作伙伴计划(3GPP)标准，在通用处理器平台上用软件实现协议栈。目前，0AI已经实现了LTERclcasc8的完整功能及RclcasclO的部分功能，也正在向未来5G方向发展逼。软件无线电平台面临着实时处理能力有限和通用硬件性能不足的问题。0AI基于Linux实时内核和多线程调度机制，通过将计算任务分解为多个并发的线程实现其良好的实时性。线程棊于内核调度算法DEADLINE或者FIFO创建

7、，结合条件变量和互斥锁被调度执行。DEADLINE算法是一个动态优先级的实时调度类，在2014年2月被纳入Linux内核。目前国内对DEADLINE算法的研究和应用还较少。在实际运行过程中，操作系统内核调度算法决定了线程任务的调度顺序和执行效率，因此会直接会影响到LTE系统的性能。针对这些问题，木文对DEADLINE和FIFO调度算法进行理论分析，并研究OAT多线程调度机制基于内核调度算法的实现原理;搭建棊于GPP平台的LTE系统，通过实验比较并分析两种调度算法在实际通信系统中的性能表现。1Linux内核调度算法分析Linux内核支持多种调度算法，默认使用完全公

8、平调度算法(CFS,Co